바코드 스캐너 관련 기술 용어

[카메라 기술 백서 #17] 바코드 스캐너 관련 기술 용어

 

바코드의 시작

우리가 일상 생활에서 흔히 접할 수 있는 바코드의 시작은 언제였을까요? 시작은 지금으로부터 76년전으로 거슬러 올라갑니다. 1948년 미국에 살았던 Bernard Silver는 식품체인업계에서 자동으로 상품정보를 읽을 수 있는 시스템을 필요로 한다는 소식을 듣고 최초의 바코드를 개발합니다. 그리고 4년 후인 1952년에는 친구인 Woodland와 “분류장치와 방법" 이라는 특허 출원까지 이르게 됩니다.

네 줄로 된 바코드

미국 특허 Patent number: 2,612,994 (1952/10/7)

위 그림과 같이 바코드는 정해진 위치에 흰색 세로줄 유무에 따라서 이진화된 숫자를 해독하는 원리로 이루어진 기호입니다. 1973년 미국 음식 연쇄조합은 세계상품코드(Universal Product Code)를 도입하였고, 1978년에는 영국, 프랑스, 독일 등과 일본연합이 국제공통상품번호(European Article Number)을 EAN 코드를 도입하였습니다. 한국에서는 1988년 EAN 국제기구에 가입하여 국가번호코드 ‘880’을 부여받아 한국상품번호(KAN)를 사용하게 되었고, 이후 EAN 체계를 따르는 나라는 100개를 넘게 되었습니다. 2002년에는 UPC 체계 사용국이 EAN 기구에 가입하였고, 2003년에는 UPC와 EAN 기구를 통합하여 국제표준코드 GS1 체계를 출범하게 되었습니다.

 

바코드의 종류

바코드의 종류는 크게 2가지입니다. 첫째는 1D 코드로 '판독 오류 유무 체크'를 위한 코드입니다. 크게 2가지 타입이 있는데 13자리(국제표준도서번호(ISBN)로도 활용) 타입과 8자리 타입이 있습니다. 주요 1D 코드로는 EAN, UPC, Code 39, Code 128 등이 있으며 각 코드의 종류마다 문자&숫자 조합, 길이, 특징이 각각 다릅니다.

 

Code Type	Character Set	Length	특징
EAN8/13 or UPC-A/E	숫자만(0~9)	7 or 12자리	Start/Stop 없음, 유통 코드용
Code 39	숫자/알파벳/7개 특수문자	무한대	제품 번호를 표시 가능, 5개의 바로 1문자 표시, 산업용 바코드로 통용
Code 128	모든ASCII값(숫자,알파벳, 기호, 제어문자 등)	무한대	GS1-128로 각 업계에서 이용되기 시작함

표준형 코드와 단축 코드

1D 코드의 구성 요소

 

두번째는 '한정된 크기에서 더 많은 정보가 필요할 때 사용'하는 2D 코드입니다. 1D 대비 약 100배 많은 정보를 담을 수 있어 많은 양의 데이터 처리에 적합하며, 높은 보안 및 비밀 유지가 가능합니다. 주요 코드로는 QR, DM, Vericode 등이 있습니다.

Code Type	Data양 (@알파벳 숫자)	최대 크기(셀)	특징
QR코드	~4296	~177x177	정방형(1:1)
DM코드	~2335	~144x144	GS1-128과 동일한 구성
Veri코드	~261	~48x48	미국 Veritec사의 라이선스 구입 필요

2D 바코드 예시 [출처: Wikipedia]

 

바코드 주요 기술 용어 정리

바코드에서는 밀(Mil)이라는 용어를 많이 쓰는데, 이는 바코드의 밀도를 표현하는 단위입니다. 1 mil = 1/1000 inch(0.0254mm)의 크기입니다. 즉, 10mil 이면 가장 작은 폭이 0.25mm입니다.

또한 바코드 입장에서의 해상도인 PPM(Pixel per Module)은 다음과 같습니다.

PPM 계산 공식

실제 상황으로 예를 들자면, 2mm 크기의 22x22 Data Matrix Code 유형을 인식하기 위해 카메라가 보는 가로/세로 영역의 크기인 FOV 가 40mm이고, XY해상도가 5,120 x 5,104인 제품(25M irayple 7000 series)으로 촬영한다고 가정할 때 PPM을 계산해보면, 5120(px))/(40(mm))×(2(mm) )/(22(ea)) = 11.6PPM이 나옵니다. 이 PPM 수치는 여유가 있어 더 넓은 FOV를 커버 가능하며(3PPM 이상일 때까지), FOV(40mm) 내에서 2mm 코드가 여러 개 있어도 한번에 읽을 수도 있다는 의미입니다. 참고로 앤비젼이 제공하는 iRayple 바코드 리더기는 1D에서는 1.3 pixel, 2D에서는 3pixel 이상은 되어야 코드를 인식할 수 있습니다.

 

또한 각 코드별 인식 시간을 의미하는 Decoding(Detect or Readcode) time은 Image Quality, Decoding 알고리즘 등의 영향을 받습니다. 따라서, 카메라 내부에서 Image Quality를 변경하기 위해 Exposure Control, ISP Control, Barcode Process Control 등을 진행할 수 있습니다. 또한 바코드의 인쇄(Print) 품질에 따라서 Decoding이 어려운 경우도 있는데, 이 때는 해당 이미지 최소 100장 이상 제조사에 보낸 후 기술 지원을 통해 알고리즘 개선도 가능합니다.

 

이 밖에도 머신비전, 광학에서 자주 사용하는 기초 기술 용어나 바코드 관련 용어는 아래에 소개되어 있습니다. 더 궁금하신 사항은 댓글이나 메일(info@envision.co.kr)로 문의주시기 바랍니다.

 

<머신비전 기술 기초 용어>

• Pixels(픽셀 개수) = Sensor Size / Pixel Size
• WD(Working Distance): 렌즈 끝단에서 대상체(물체)까지의 길이
• F.O.V(Field of View): 카메라(BCR)가 보는 가로/세로 영역의 크기
• D.O.F(Depth of Field, 심도) : 대상체(물체)의 포커싱(초점)이 맞는 구간
• Resolution(광학 해상도): 실제 구성된 광학계에서 한 개의 Pixel로 표현하는 크기
• Magnification(배율-M)

• Frame rate(fps) 촬영속도

 

<바코드 관련 주요 용어>

• Dot/Module/Cell : 한 개의 정보를 표현하는 단위(크기)
• Alignment Patterns : 왜곡으로 발생하는 각 도트의 위치 어긋남을 보정
• Version Information(포맷 정보) : 오류 정정률과 마스크 패턴에 관한 정보
• Timing Pattern : 코드 내의 모듈 좌표를 결정
• Quiet Zone : 공백 구간

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필진 소개

 

류진성, Jacob 앤비젼 Applicaition Engineer  Supporting Your Vision!